1.3发酵工程及其应用教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

1.3：发酵工程及其应用教学设计 课程基本信息 教材版本：人教版2019选择必修3 年级与学期：高一上学期 课时：1课时 课程主题：发酵工程及其应用 教学目标： 知识与技能： 学生能够了解传统发酵食品制作过程中存在的问题及改善方法。 掌握发酵工程的基本概念、基本环节及其在工业生产中的应用。 学会分析发酵过程中发酵条件的控制及其重要性。 过程与方法： 通过课件展示和小组讨论，引导学生深入理解发酵工程的原理和应用。 通过观察大型发酵罐的结构示意图，培养学生的观察能力和分析能力。 通过案例分析，让学生体会发酵工程在解决实际问题中的作用。 情感态度与价值观： 激发学生对生物技术的兴趣，培养探索生物科学的热情。 强化学生的环保意识，理解发酵工程在环境保护中的作用。 教学重点： 发酵工程的基本概念、基本环节。 发酵过程中发酵条件的控制及其重要性。 教学难点： 发酵条件对微生物生长和代谢的影响。 发酵工程在工业生产中的具体应用。 教学准备： 多媒体课件。 大型发酵罐的结构示意图。 相关案例资料和视频素材。 教学过程： 一、导入新课 通过展示传统发酵食品（如啤酒、酸奶等）的图片或视频，引发学生的兴趣。 提问：你们知道这些传统发酵食品是如何制作的吗？在制作过程中存在哪些问题？ 引入发酵工程的概念，说明其在解决传统发酵食品制作问题中的重要作用。 二、新课讲授 传统发酵食品制作过程中存在的问题及改善方法 介绍传统发酵食品制作过程中存在的问题（菌种差异、杂菌情况不明、发酵过程控制缺乏标准）。 讲解工业大规模生产如何改善这些问题（通过微生物培养技术获得单一菌种，缩短发酵时间，确保品质稳定）。 发酵工程的基本概念及基本环节 介绍发酵工程的基本概念。 详细讲解发酵工程的基本环节（选育菌种、扩大培养、配制培养基、灭菌、接种、发酵罐内发酵、分离提纯产物、获得产品）。 强调选育菌种和灭菌环节的重要性，以及扩大培养的目的和方法。 1.选育菌种 (1)目的：获得性状优良的菌种 。 (2)菌种来源：从自然界中筛选、 诱变育种或基因工程育种。 2.扩大培养 (1)目的：获得更多的菌种。 (2)原因：工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。 3.配制培养基 ① 在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。 ②在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定_。 4.灭菌 (1)灭菌原因：发酵工程种所用的菌种大多是单一菌种 ，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大降低。 (2) 培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌； 5.接种 将扩大培养后 的菌种投放到 发 酵 罐中 。 6.发酵罐内发酵——(发酵工程的中心环节) (1)要求： ①发酵过程中，要随 时 检 测 培养液中 微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程 ; ②要及时添加 必需的营养物质 ,要严格控制温度p H 和溶氧量等发酵条件。 (2)严格控制发酵条件的原因： ①环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖 ,而且影响微生物代谢物的形成 ;②严格控制发 酵条件，有利于使发酵全过程处于最佳状态。 (3)不同发酵条件的影响实例——谷氨酸发酵 ①在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；②在酸性条件下则容易生成谷氨酰胺和 N-乙酰谷胺酰胺。 (4)现代发酵工程使用的发酵罐的优点： 均有 计算机控制系统 ,能对发酵过程中的温度、pH 、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行 监测和控制 ,还可以进行反馈控制 ，使发酵全过程处于最佳状态 7.分离、提纯产物 ① 发酵产品是微生物细胞本身时，可在发酵结束之后，采用过滤 、沉淀等方法将菌体分离和干燥； ②发酵产品是代谢物时，可根据产物的性质采取适当的提取 、 分离和纯化措施来获得产品。 8.获得产品 单细胞蛋白、味精等。 发酵过程中发酵条件的控制 介绍发酵过程的监控方法和控制发酵条件的原因（环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成）。 通过实例（如谷氨酸的发酵生产）说明环境条件对微生物生长和代谢的影响。 强调严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件的重要性。 发酵工程的应用 强调发酵工程的优点：生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理。 介绍发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域的广泛应用。 三、巩固练习 1.与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。判断下列相关表述是否正确。 （1）发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵。（ ） （2）发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。 （ ） （3）在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径。 （ ） （4）通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白。 （ ） 四、课堂总结 回顾本节课的重点内容：发酵工程的基本概念、基本环节及发酵条件的控制。 强调发酵工程在工业生产中的重要性和广泛应用。 鼓励学生关注发酵工程的最新进展和应用前景。 教学反思： 在教学过程中，注意关注学生的反应和参与度，及时调整教学策略和方法。 通过课后作业和下次课的分享环节，了解学生对本节课知识的掌握情况和应用能力。 根据学生的反馈和教学效果，不断优化教学设计，提高教学质量。 学科网（北京）股份有限公司 $$